依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井，包括檢查井，在檢查井內壁的一側有上游污水支管，檢查井的底部是污水主管道，上游污水支管的水流向下流入污水主管道，在檢查井底部安裝有揚水水車，該揚水水車位于污水主管道的水面上，并由固定支架固定于檢查井兩側的井壁上。結構簡單、安裝方便，便于進行拆卸維修。所使用的揚水水車具備一定的浮力可隨管道中水位的高低適當調整在檢查井中的淹沒深度，防止水位過低而導致揚水水車停止轉動，并且揚水水車的轉動能量來源為管道中的水流速度不需要外部提供動力省去一套完整的能量供應裝置，方便施工。
【專利說明】依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井
【技術領域】
[0001]本發明涉及向城市污水管道污水中自動補氧技術，具體涉及一種依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井，通過在檢查井中內置依靠水流流動力而自主轉動的揚水水車，不斷使流經檢查井內污水主管道的污水進行充氧，提升管道溶解氧水平，增強污水中的好氧微生物的分解活性，使污水在管道內的流動中不斷被微生物消耗有機污染物，達到降低污染物指標，凈化污水的效果。
【背景技術】
[0002]目前我國城市的排水系統設計機制較為復雜，尤其是城市的老城區，由于設計年代存在的問題，大多采用了雨污合流甚至工業廢水不經處理也直接排入城市污水系統的設計機制，這種方式雖然在建造上有費用低的優點，但其合流排放的危害越來越明顯；并且將污染程度較低的雨水采用雨污合流的排放模式，對于目前日趨緊張的水資源這也是一種浪費，不適合城市的長期發展；而一些城市的老工業地區可能會出現由于監管不嚴，一些廠家直接將生產污水排入城市管道。以上城市污水管道可能會出現種種問題，采用合流制的排放模式:一會增加污水處理廠的處理污水總量；二則使進入污水廠的污水污染特性變得更加復雜，提升其處理難度，增加了污水廠的運行負荷。
[0003]因此，目前的城市新型排水管網的設計，多采用分流制排放即工業廢水的排放必須經其內部一定的處理達到向城市污水管道排放的標準后方可進入城市的污水管網再與生活污水合流最終進入污水處理廠進行處理；雨水則單獨采用一套排水管網可將雨水排入城市景觀河使雨水得到充分利用。
[0004]目前排水系統的組成包括居民居住區的污水管網、市政污水管網、污水處理廠三部分組成。小區管網首先將生活污水收集匯入市政管網，依靠市政管網的轉輸進入污水處理廠，無害化處理后進入自然水體。
[0005]市政污水中的污染成分大多來自于居民的日常生活污水，生活污水指人們日常生活中用過的水，包括從廁所、浴室、盥洗室等排出的水，這類污水的污染物成分大多是有機物，如蛋白質、動植物脂肪、碳水化合物、尿素和氨氮等還含有肥皂和合成洗滌劑等，生活污水都需經污水廠處理才可排放進入自然水體。
[0006]目前的市政污水從住戶到達污水處理廠均是采用管道輸送，污水廠的建設一般均靠近河流，以利于其處理水的及時排放保證污水處理廠的正常運行，因此市政污水從住戶到達污水處理廠需經長距離、長時間的輸送，在此流動過程中，市政污水中有充足的養料供微生物消化吸收，利于自身的增殖。
[0007]對于城市老城區的污水管道，由于年久失修，污水經長年累月的輸送勢必會在管道底部出現較大顆粒物的沉積現象，而隨著底泥沉積量的增加，在底泥中的溶解性氧會逐漸減小，在長時間的對溶解氧消耗下會造成在管道底部的底泥中出現缺氧的環境，缺氧條件則只會利于厭氧微生物的生長繁殖，而抑制好氧類微生物的生命活動。
[0008]厭氧微生物在厭氧環境中對有機物進行厭氧分解，會產生硫化氫、甲烷等惡臭且易燃燒的氣體。這類氣體因管道中的氧氣不足而得不到一定的稀釋，倘若長期積存則可能會發生意外的事故。例如2012年6月23日，山東省濟南市一處污水管道維修清淤過程中，施工人員在下井作業時因缺氧中毒突然暈倒，井上人員在下井施救過程中也相繼因缺氧而暈倒。2010年8月12日在江蘇省揚州市開發區，施工人員在井下維修破裂污水管道時因缺氧中毒導致3人搶救無效死亡。以上兩例事故皆因污水管道中積存大量甲烷類有毒有害氣體，導致井下的污水管道中氧含量不足，在作業人員不知情的情況下引發缺氧中毒癥狀。而當甲烷濃度達到一定濃度，在遇明火的情況下，甚至會引發爆炸的危險，造成嚴重的人民財產損失。
[0009]污水的輸送都需經長距離的管道流動，在長距離的輸送過程中，目前的管道僅起轉輸污水的作用，并沒有將管道的內部空間充分利用。管道對于污水僅是轉輸但對于污水中的各類微生物卻是一個很好的反應容器，比如在管道中既存在厭氧環境又有充沛的養料作為營養來源，因此在此條件下厭氧微生物的分解活動便會十分活躍會釋放出有毒類氣體；而同樣存在于污水中的好氧微生物由于缺乏充分的溶解氧來源，造成好氧微生物的生命活動受到抑制，無法對水中的有機物進行常規的無害化分解。
[0010]因此為促進好氧微生物的自身分解能力，則必須以增加污水中氧氣含量為前提。只有溶解氧濃度達到微生物正常生命活動的要求，才能充分發揮其分解有機物的能力，以促進其對污水中有機物的分解，而管道中微生物對有機物的分解將直接促進污水廠的有機物處理負荷量的下降，提高污水廠的處理能力，降低污水廠的生產成本。
[0011]針對如何提升污水中的溶解氧，目前污水管道中的氧含量大致有以下幾個來源:
[0012]1、在污水主管道的連接處，常會有旁側的污水支管接入主管道中，污水支管的出口位置一般都會高于主管道，這樣當污水從支管流入主管道時水流會形成跌水猛烈沖擊檢查井處的積水在此時跌水會帶入大量外界的空氣。
[0013]2、輸送污水的管道多采用非滿流輸送，因而會在管道中水位以上留有部分空間這部分空間會積存外界進入的空氣，在水體的流動過程中空氣自身具有的溶解性會慢慢溶于污水中使得污水含氧量得到增加。
[0014]3、水流在由上游進入下游時會在檢查井處產生漩渦現象，這些漩渦會產生不同程度的相互交錯流動現象，攪動氣流進入水體，產生氧氣的溶解。
[0015]4、在城市各處的管道連接處常會有為了使上游管道順利接入下游管道而設置跌水井，在跌水井處上游水流會由于高度的落差產生急速下跌現象，水流速度瞬間加大。在其加速過程中水流與空氣接觸直接使水流夾帶大量空氣進入下游管道。
[0016]但上述的四種充氧方式均存在一定的缺陷:
[0017]I)第I類的充氧方式比較局限于支管水流的沖擊力所形成的空氣攜入，當水流較小時其沖擊力較弱所能帶動的空氣溶解比較有限。
[0018]2)第2類充氧方式是依靠非滿流管道中的空氣逐漸溶解來增加氧氣含量，但對于目前的市政管道來說即使管道非滿流但其內部的氧氣含量極少對污水充氧效果不大，如目前的市政管道維修中常出現的人員進入檢查井中后發生氣體中毒現象，其原因就是因為內部氧含量過少并由于污水中的厭氧微生物的分解活動生成硫化氫等有毒氣體積存于管道中的因素。
[0019]3)第3類和第4類的充氧方式是依靠檢查井的通風作用由跌水或漩渦將空氣帶入使污水得到充氧，但這種方式在城市的總體管網中能產生跌水或漩渦現象的檢查井所占比例并不是太多，因此它的充氧效果也不是特別的明顯。
[0020]以上幾類充氧措施所存在的缺陷和所受管道的限制，因此，在實際環境中急需一類方便、可靠且高效的補氧技術措施以促進其溶解氧的補充。
【發明內容】
[0021]針對目前的市政污水管道在輸送過程中內部含氧不足導致好氧微生物在管道中得不到良好生長，而管道僅僅起到了運輸污水的作用，浪費了可在其內部進行污水處理的作用的問題，本發明的目的在于，提供一種依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井，該檢查井內安裝有水力攪動裝置，用來攪動水流以帶動外部空氣迅速補充進入下游管道中，從而提高下游管道中的好氧微生物的活力，使其可以對污水中有機污染物進行分解吸收，獲得降低水中污染物含量的效果，并使污水處理廠的處理負荷降低以助于降低污水處理廠的處理成本。
[0022]為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案:
[0023]一種依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井，包括檢查井，在檢查井內壁的一側有上游污水支管，檢查井的底部是污水主管道，上游污水支管的水流向下流入污水主管道，其特征在于，在檢查井底部安裝有揚水水車，該揚水水車位于污水主管道的水面上，并由固定支架固定于檢查井兩側的井壁上。
[0024]本發明的依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井，結構簡單、安裝方便，便于進行拆卸維修。所使用的揚水水車具備一定的浮力可隨管道中水位的高低適當調整在檢查井中的淹沒深度，防止水位過低而導致揚水水車停止轉動，并且揚水水車的轉動能量來源為管道中的水流速度不需要外部提供動力省去一套完整的能量供應裝置，方便施工。其優點在于:
[0025]1、依靠揚水水車的轉動作用起到了對污水良好的充氧效果，使污水含氧量明顯上升對好氧類微生物的生長繁殖起到了積極作用。
[0026]2、由于污水充氧之后提升了進廠污水中的氧含量，可有利減少在污水廠的污水處理曝氣過程中的曝氣量，對降低污水廠能耗有很大的幫助。
[0027]3、管道中氧含量的增加對管道中積存的有害氣體比如:甲烷、硫化氫、一氧化碳等氣體有一定的稀釋作用，以免這些有害氣體過量積存產生負面效應如常有一些管道維護工人對管道維修時由于管道中的有害氣體濃度過高而出現中毒現象。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1本發明的依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井縱剖面圖。
[0029]圖2揚水水車的運行圖。
[0030]圖3水車轉盤上盛水托盤詳圖。
[0031]圖4揚水水車在檢查井中的平面位置圖。
[0032]圖中的標號分別表示:1、踏步，2、揚水水車，3、固定支架，4、盛水托盤，5、鋼筋圓環，6、彈性材料制作的軟性槽底，7、花盤，8、上游污水支管，9、污水主管道，10、檢查井。
[0033]下面結合說明書附圖對本發明的結構和工作原理作進一步說明。【具體實施方式】
[0034] 申請人:的設計思路是，依靠檢查井與外界具有良好的通風性，可在檢查井處放置一水流攪動裝置，該裝置的原理依據上述現有技術中的污水管道中氧含量的第1、2、4個來源，在檢查井中放置一水流攪拌裝置(即揚水水車)，依靠上游水流對其的沖擊力為能量來源，將管道中的污水揚出水面，依靠賤開的水花使之在空中的氧氣溶解于污水，并且揚水水車在檢查井處對水流具有一定的擾動作用使水流處于不平穩狀態，增加其與空氣的接觸機
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[0035]揚水水車依靠墻壁上的水車支架固定于檢查井中，揚水水車高度依據上游污水支管的出口與上游污水支管的出水口間的垂直距離而定，揚水水車的整體尺寸大小則根據檢查井口的大小而定，須滿足揚水水車正常運行的要求。安裝時要使揚水水車的盛水托盤正對于上游污水支管的泄水口處。根據上游水流的水平流速和上游污水支管的下泄水流速度作為推動水車的轉動的動力，當揚水水車一側的盛水托盤由于水流沖擊下落其相應另一側的盛水托盤則會露出水面將污水帶出水面。
[0036]揚水水車上的盛水托盤結構為凹槽形狀，可在其露出水面時攜帶一定體積的污水并將污水揚出水面，使水流在空中從孔中流出形成水花狀增加其接觸空氣的機會，進而加快空氣的溶解。主要作用便是依靠揚水水車對檢查井處水流進行不斷的攪動增加水流接觸空氣的機會以獲得溶解氧的補充。
[0037]以下是發明人給出的實施例。
[0038]參見圖1，本實施例給出一種依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井的縱剖面圖，包括檢查井10，在檢查井10的井壁上有踏步1，檢查井10內一側有上游污水支管8，檢查井10的底部是污水主管道9 (上游污水管道和下游污水管道在此連通)，在檢查井10的底部安裝有揚水水車2 ，該揚水水車2位于污水主管道9的水面上，并由固定支架3固定于檢查井10兩側的井壁上。
[0039]揚水水車2上有轉盤，該轉盤是以軸承為中心，在軸承兩側按照花盤7，由軟性槽底6包履的空心圓柱結構，軟性槽底6的外圍有鋼筋圓環5，在鋼筋圓環5上均勻固定有盛水托盤4，這樣的結構設計也增加了盛水托盤4的穩定性，可防止由于水流沖擊力過大而導致盛水托盤4從鋼筋圓環5上意外脫落。
[0040]本實施例中，盛水托盤4為凹槽形狀，底部有孔，由橡膠制備而成。
[0041]轉盤可依靠轉盤位于水面下部體積的多少而產生不同大小的浮力，依靠浮力與水車自身重力的差異，使其可以始終處于漂浮于水面之上。
[0042]圖2是揚水水車的具體運行示意圖。揚水水車2的轉動能量來源主要依靠上游污水主管道9和上游污水支管8的來水對揚水水車2的沖擊力；上游污水主管道9和上游污水支管8的來水會直接沖擊揚水水車2左側的凹槽形狀的盛水托盤4，使其內部充滿污水，盛水托盤4底部的孔會不斷的使水散出排放,水體的微細化會使其易于溶氧。揚水水車2的逆時針轉動又使其右側的凹槽形狀的盛水托盤4將污水揚出管道，并在空中不斷排放使其得到充氧效果。
[0043]圖3 (a)和3 (b)為轉盤上左右兩側盛水托盤4的兩種工況圖,盛水托盤4固定位置是在軟性槽底6的上邊緣處，便于盛水托盤4不斷產生漏水。其中，圖3 (a)為揚水水車2右側槽離開水面時軟底成滿污水污水通過盛水托盤4底部的孔眼不斷外排。而當軟性槽底6轉動到另一側時如圖3 (b),上游污水支管8的下泄水流沖擊進入盛水托盤4,盛水托盤4在盛滿水狀態帶動揚水水車2向下轉動，同時上游污水主管道9的水流在檢查井底部會推動揚水水車2在水平方向的轉動。充氧的過程均在盛水托盤4不斷外排污水的過程中實現，由于盛水托盤4的孔眼流出的水流微小使其與空氣接觸面積較大利于空氣溶解，提升其溶氧量。
[0044]圖4為揚水水車2在檢查井10中的安裝平面圖。其安裝主要依靠兩個支架3使其固定于檢查井10的井壁上，揚水水車2位于污水主管道9的水面上，便于水體沖擊進入揚水水車2的盛水托盤4中。
【權利要求】
1.一種依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井，包括檢查井(10)，在檢查井(10)內壁的一側有上游污水支管(8)，檢查井(10)的底部是污水主管道(9)，上游污水支管(8 )的水流向下流入污水主管道(9 )，其特征在于，在檢查井(10 )底部安裝有揚水水車(2 )，該揚水水車(2)位于污水主管道(9)的水面上，并由固定支架(3)固定于檢查井(10)兩側的井壁上。
2.如權利要求1所述的依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井，其特征在于，所述的揚水水車(2)上有轉盤，該轉盤是以軸承為中心，在軸承兩側安裝花盤(7)，由軟性槽底(6)包履的空心圓柱結構，在軟性槽底(6)的外圍有鋼筋圓環(5)，在鋼筋圓環(5)上均勻固定有盛水托盤(4)。
3.如權利要求2所述的依靠水體流動向下游污水管道自動補氧的檢查井，其特征在于，所述的盛水托盤(4)為凹槽形狀，底部有孔。
【文檔編號】C02F3/02GK103469882SQ201310413644
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】盧金鎖, 李志龍, 劉劫 申請人:西安建筑科技大學